Infrastructuur & Bouwrijp maken

Het is gebruikelijk om voor dergelijke projecten eerst een definitief ontwerp (DO) op te stellen, Bij grote en of complexe projecten kan eventueel voorafgaand aan het DO nog eerst een voorlopig ontwerp (VO) worden opgesteld. 

Het doel van een DO is het vaststellen van de geometrische afmetingen van het ontwerp zodat na oplevering van de realisatie van het project/in de eindsituatie aan de gestelde eisen ten aanzien van bij voorbeeld stabiliteit en (oplever)hoogte wordt voldaan. 

Meestal volgt na het gereed komen van het DO het opstellen van een uitvoeringsontwerp (UO) voor de realisatie van het opgestelde ontwerp (DO).

Het doel van een UO is : 

• Voorkomen dat tijdens de uitvoering/realisatie van het project instabiliteit van de ondergrond en het grondlichaam optreedt.
• Er voor zorgen dat bij oplevering van de realisatie van het project voldoende overhoogte wordt aangebracht zodat gedurende de levensduur voldoende hoogte aanwezig is (waterkeringen) of dat voldaan wordt aan de gestelde restzettingseis (bouwrijp maken) of aan de eisen ten aanzien van langs- en dwarsvlakheid (wegen en spoorwegen).
• Voorzieningen dimensioneren die nodig zijn tijdens de uitvoering/realisatie van het project om de voornoemde doelen te kunnen realiseren en voorzieningen dimensioneren die ervoor zorgen dat de omgevingsbeïnvloeding als gevolg van de uitvoering/realisatie van het project de vastgestelde grenzen niet overschrijden. 

Aan de hand van het UO kan vervolgens een uitvoeringsplan, keuringsplan en een monitoringsplan voor de site-engineering tijdens de uitvoering/realisatie van het project worden opgesteld

Bij SOCOTEC kunnen wij u in alle voornoemde ontwerpfasen en met de uitvoeringsbegeleiding/site-engineering, met ca. 30 jaar respectievelijk ca. 20 jaar ervaring in voornoemde aspecten voor aannemers, rijksoverheid (Rijkswaterstaat, waterschappen en gemeenten), ingenieursbureaus en projectontwikkelaars, van dienst zijn. 

Taludstabiliteit

Door het aanbrengen van een ophoging (of belasting) of het realiseren van een ontgraving (bijvoorbeeld een bouwput), verandert ter plaatse van de overgang tussen de ophoging (belasting)/ontgraving en het oorspronkelijke maaiveld, het krachtenevenwicht in de ondergrond. Hierdoor ontstaan (extra) schuifspanningen in de ondergrond. Indien de maximaal door de ondergrond opneembare schuifspanningen worden overschreden, zal de ondergrond bezwijken en treedt instabiliteit van de ondergrond op.

Stabiliteitsanalyses kunnen voor alle fasen van uw project van nut zijn :

• In de ontwerpfase (Definitief Ontwerp DO) voor het vaststellen van de geometrie (welk talud, afmetingen eventuele stabiliteitsberm etc.) zodat een ontwerp kan worden verkregen dat aan de gestelde normen voor de eindstabiliteit voldoet.
• Voor de voorbereiding van de realisatiefase (UitvoeringsOntwerp UO) om het ophoogtempo vast te stellen waarbij het grondlichaam gefaseerd gerealiseerd kan worden zonder dat instabiliteit in de ondergrond optreedt en daardoor mogelijk schade aan de omgeving ontstaat.
• Tijdens de realisatiefase zelf (zie uitvoeringsbegeleiding/Site Engineering)

Ten aanzien van de voornoemde voorzieningen kunt u, afhankelijk van de fase waarin het project verkeerd en afhankelijk van de omstandigheden, denken aan :

• Flauwer maken van het talud (DO, UO, realisatiefase).
• (Tijdelijk) aanbrengen van een stabiliteitsberm (DO, UO, realisatiefase).
• Toepassen verticale drains (UO, realisatiefase).
• Toepassen van grondwapening, bijvoorbeeld in de vorm van een geotextiel (DO, UO, eventueel in realisatiefase).
• Meer tijd hanteren tussen de opeenvolgende ophoogslagen (UO, realisatiefase).
• Toepassen van licht ophoogmateriaal (DO, UO, realisatiefase).

Naast de voornoemde traditionele voorzieningen/technieken zijn er ook nog innovatieve technieken zoals grondvernageling.

In de praktijk kunnen zich verschillen voordoen tussen het in de ontwerpfase voorspelde en het tijdens de realisatiefase werkelijke optredende gedrag van de ondergrond. Deze kunnen leiden tot onvoorziene deformaties en in extreme situaties zelfs tot instabiliteit van de ondergrond (zie uitvoeringsbegeleiding/Site Engineering). Deze onzekerheden kunnen worden beheerst door gebruik te maken van de zogenaamde observatiemethode. Hierbij wordt op basis van gemeten werkelijke in-situ waterspanningen (zie waterspanningsmeters) bepaald hoeveel aanvulmateriaal aan de ophoging mag worden toegevoegd. Indien afwijkingen tussen het actuele en voorspelde gedrag van de grond worden geconstateerd, kan worden ingegrepen. Bij negatieve afwijkingen volstaat vaak het aanpassen van het ophoogtempo. Hierbij geldt het motto “Sneller als het kan, langzamer als het moet”. 

De berekeningen voor de stabiliteitsanalyses worden over het algemeen met de gevalideerde software D-Geo Stability van de D-serie van Deltares gemaakt. 

SOCOTEC kan de stabiliteitsanalyses voor u uitvoeren met de meest gebruikte modellen Bishop, Uplift Van (drukstaafmodel) en (Uplift) Spencer. 

Voor meer geavanceerde analyses kan gebruik worden gemaakt van de gevalideerde software van Plaxis. 

Zettingen 

Door spanningsverhoging in de ondergrond treden bij samendrukbare grondlagen (klei-, veen- en/of siltlagen) onder andere verticale vervormingen (zettingen) op. 

Spanningsverhogingen in de ondergrond kunnen onder andere veroorzaakt worden door: 

• Ophogingen voor bouwrijp maken terreinen, aanleg/verbreding infrastructuur en aanleg/versterking waterkeringen.
• Waterstandsverlaging, bijvoorbeeld als gevolg van een polderpeilverlaging of een tijdelijke bemaling.
• Aanleg van een op staal gefundeerde constructie/bedrijfsvloer.

Door trillingen, bijvoorbeeld door het trillend inbrengen van damwandplanken of funderingspalen, kunnen ook zettingen ontstaan. Dit is echter op een ander mechanisme gebaseerd dan de voornoemde spanningsverhoging. Voor zettingen als gevolg van trillingen wordt verwezen naar omgevingsbeïnvloeding bij bouwputten

Deze zettingen zijn van invloed op de volgende aspecten: 

• Langs- en dwarsvlakheid van verharding.
• Restzettingen bij bouwrijp maken (functionaliteit/gebruik openbare ruimte en nieuwbouw).
• Voldoende kruinhoogte van waterkeringen om gedurende de levensduur van de waterkering het vereiste maatgevend hoog water te kunnen keren.
• Beperking omgevingsbeïnvloeding zodat geen onacceptabele schade aan constructies en infrastructuur in de omgeving optreedt.

Zettingsanalyses kunnen voor alle fasen van uw project van nut zijn: ontwerpfase (Definitief Ontwerp DO), voorbereiding realisatiefase (UitvoeringsOntwerp UO) of tijdens de realisatiefase zelf (zie uitvoeringsbegeleiding/Site Engineering)

In de ontwerpfase kan SOCOTEC voor u onderzoeken met welke zettingen voor uw project rekening moeten worden gehouden en of er eventueel een voorziening nodig is zodat bij oplevering van het project aan de zetting gerelateerde eisen wordt voldaan. 

Met een UO (of eventueel als onderdeel van het DO) kan SOCOTEC voor u onderzoeken wat de voornoemde voorziening is en aan welke specificaties deze dient te voldoen. Een en ander kan eventueel in combinatie met het vaststellen van een ophoogschema geschieden. 

Ten aanzien van de voornoemde voorzieningen kunt u denken aan (een combinatie van) : 

• Indien voldoende tijd beschikbaar is, een zettings-/wachttijd aanhouden zodat het merendeel van de zetting is opgetreden op het moment van oplevering.
• Toepassen van een tijdelijke voorbelasting, om het zettingsproces te versnellen.
• Toepassen van verticale drains, om het zettingsproces te versnellen.
• Combinatie van voorgaande twee voorzieningen.
• Toepassen van licht ophoogmateriaal.
• In bijzondere gevallen toepassen van een evenwichtsconstructie, bestaande uit licht ophoogmateriaal zoals geëxpandeerd polystyreen (EPS) of schuimbeton.

Om onzekerheden in de eigenschappen en de samenstelling van de ondergrond, en de voor het ontwerp gehanteerde rekenmodellen (zie uitvoeringsbegeleiding/Site Engineering) ten aanzien van zettingen te beheersen, kan op basis van gemeten werkelijke zettingen, bijvoorbeeld met een automatische zakbaak, een zogenaamde ‘back-analysis’ worden verricht. Hierbij worden de zettingsparameters herberekend totdat het berekende zettingsverloop in de tijd zo goed als mogelijk overeenkomt met het gemeten werkelijke zettingsverloop in de tijd. Met de herberekende zettingsparameters wordt vervolgens een voorspelling gemaakt van de te verwachten eind- en restzetting.

De berekeningen voor de zettingsanalyses worden over het algemeen met de gevalideerde software van de D-serie van Deltares gemaakt.

SOCOTEC kan de zettingsanalyses voor u uitvoeren volgens de modellen Koppejan en de isotachenmodellen van Den Haan (Isotachen abc) en Bjerrum. De voorkeur gaat hierbij uit naar de isotachenmodellen aangezien deze modellen meer geavanceerd zijn. SOCOTEC heeft c.a. 15 jaar ervaring met de meer geavanceerde isotachenmodellen.

Over het algemeen worden zettingsanalyses deterministisch verricht. SOCOTEC heeft de ervaring om probabilistische zettingsanalyses voor u te verrichten. Afhankelijk van het type probabilistische analyse kan voor u onderzocht worden welke parameter(s) de grootste invloed heeft op de berekening van de zettingen of kan onderzocht worden hoe groot de kans is dat u aan de gestelde restzettingseis voldoet.

Naast de software van Deltares beschikt SOCOTEC over een in-eigen beheer ontwikkelde spreadsheet waarmee op een effectieve manier van resultaten van grote hoeveelheden (honderden) sonderingen de eindzettingen als gevolg van een spanningsverandering voor u berekend kunnen worden.

Omgevingsbeïnvloeding

Infrastructuur en bouwrijp maken

Als gevolg van ophogingen, bijvoorbeeld voor een dijkversterking, de aanleg van infrastructuur of het bouwrijp maken van een terrein, ontgravingen, bijvoorbeeld voor bouwputten, of grondwaterstandverlagingen kunnen vervormingen in de ondergrond optreden.

Voornoemde aspecten veroorzaken een zekere mate van invloed naar de omgeving, zoals invloed op boven- en ondergrondse infrastructuur, archeologische vondsten in de ondergrond of (funderingen van) bebouwing. Afhankelijk van de mate van invloed kan hierbij schade optreden aan de voornoemde objecten.

SOCOTEC kan u adviseren met betrekking tot deze omgevingsbeïnvloeding. Hierbij kan worden gedacht aan het maken van:

• Zettingsanalyses voor grondwaterstandsverlagingen.
• Zettings- en horizontale deformatieanalyses voor ophogingen.
• Horizontale deformatieanalyses (horizontaal) voor ontgravingen.

Het voorspellen van horizontale deformaties kan op twee manieren:

• Snel en indicatief (gewogen gemiddelde over de hoogte van het grondlagenpakket dat onderhevig is aan vervormingen) met analytische rekenmodellen (De leeuw, Mieusses en Bourgeses).
• Nauwkeuriger met een Eindige Elementen Model (Plaxis bijvoorbeeld) waarbij een gedetailleerd beeld wordt verkregen van de vervormingen van de verschillende grondlagen met verschillende stijfheden.

Voor deze analyses maken we gebruik van een geotechnisch grondonderzoek alsmede geotechnisch laboratoriumonderzoek dat we zelf kunnen uitvoeren. Voor de berekeningen maken we gebruik van de Dserie van Deltares (D-Settlement) en Plaxis 2D/3D.

Omgevingsmonitoring

Om de omgevingsbeïnvloeding zo veel mogelijk te beperken speelt bij de uitvoering van grondwerkzaamheden (ophogingen en ontgravingen) monitoring van de omgeving een belangrijke rol. Met monitoring kunnen onzekerheden tijdens de uitvoering in beeld worden gebracht zodat, indien nodig, in een vroeg stadium risico-mitigerende maatregelen kunnen worden genomen.